CN104486242B - 一种epon网络的vlan集中控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种EPON网络的VLAN集中控制方法及系统，该方法包括：在EPON网络中引入SDN控制器；在Openflow流表内增加是否支持特定VLAN标准的字段、OLT和ONU工作的VLAN模式的字段以及标记字段；在Openflow流表内增加Translation列表、VLAN Aggregation列表以及VLAN入口规则的动作类型；SDN控制器根据第三方应用设定OLT和/或ONU工作的VLAN模式并下发Openflow流表报文到指定的OLT和/或ONU；OLT和/或ONU根据Openflow流表中字段配置的预先定义转发和处理相应的报文。本发明中EPON系统VLAN行为的配置比较高效和简单。

Description

一种EPON网络的VLAN集中控制方法及系统

技术领域

本发明涉网络技术领域，特别是涉及EPON网络技术领域，具体为一种EPON网络的VLAN集中控制方法及系统。

背景技术

宽带业务的进一步发展，为运营商宽带提速创造了需求。您可能已经注意到，家中的电话线已经逐渐被光纤所取代。而EPON是一种实现光纤到户的重要技术。

EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)，顾名思义，是基于以太网的PON技术。它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。EPON技术由IEEE802.3EFM工作组进行标准化。2004年6月，IEEE802.3EFM工作组发布了EPON标准——IEEE802.3ah(2005年并入IEEE802.3-2005标准)。在该标准中将以太网和PON技术结合，在物理层采用PON技术，在数据链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现以太网接入。因此，EPON综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本、高带宽、扩展性强、与现有以太网兼容、方便管理等。

EPON网络一般由OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)和ONU(OpticalNetwork Unit，光网络单元)组成。在EPON技术应用中，OLT设备是重要的局端设备，它实现的功能包括：一是与前端(汇聚层)交换机用网线相连，转化成光信号，用单根光纤与用户端的分光器互联，二是实现对用户端设备ONU的控制、管理、测距等功能。ONU是EPON系统的用户侧设备，通过EPON用于终结从OLT传送来的业务。与OLT配合，ONU可向相连的用户提供各种宽带服务。如Internet surfing，VoIP，HDTV，VideoConference等业务。ONU作为FTTx应用的用户侧设备，是“铜缆时代”过渡到“光纤时代”所必备的高带宽高性价比的终端设备。GEPON ONU作为用户有线接入的终极解决方案，在将来NGN(下一代网络)整体网络建设中具有举足轻重的作用。

基于中国电信标准的EPON设备VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)要求分别基于OLT和ONU。由于VLAN功能的控制是分布式的，所以整个EPON系统VLAN行为的配置，是非常复杂和繁琐的。

EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络。

下行方向：OLT发出的以太网数据报经过一个1:n的无源光分路器或几级分路器传送到每一个ONU。N的典型取值在4～64之间(由可用的光功率预算所限制)。这种行为特征与共享媒质网络相同。在下行方向，因为以太网具有广播特性，与EPON结构和匹配：OLT广播数据包，目的ONU有选择的提取。

上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个ONU发出的数据包只能到达OLT，而不能到达其他的ONU。EPON在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。但是，不同于一个真正的点到点网络，在EPON中，所有的ONU都属于同一个冲突域――来自不同的ONU的数据包如果同时传输依然可能会冲突。因此在上行方向，EPON需要采用某种仲裁机制来避免数据冲突。

中国电信标准给出了五种VLAN模式定义(VLAN透传模式，VLAN标记模式，VLAN转换模式，N:1VLAN聚合模式和VLAN Trunk模式)。现有的传统的VLAN配置模式只支持分布式，所以整个EPON系统VLAN行为的配置，是非常复杂和繁琐的而且容易出错。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种EPON网络的VLAN集中控制方法及系统，用于解决现有技术中整个EPON系统VLAN行为的配置复杂、繁琐且容易出错的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明在一方面提供一种EPON网络的VLAN集中控制方法，所述方法包括：在EPON网络中引入SDN控制器并使所述SDN控制器与EPON网络中的OLT相连；在SDN控制器的Openflow流表内增加用于表示是否支持特定VLAN标准的字段、用于表示OLT和ONU工作的VLAN模式的字段以及用于VLAN配置操作的标记字段；在SDN控制器的Openflow流表内增加用于查找对应端口的VLAN Translation列表的动作类型、用于查找对应端口的VLAN Aggregation列表的动作类型以及用于查找对应端口的VLAN入口规则的动作类型；在第三方应用通过SDN控制器获取VLAN资源时，所述SDN控制器根据第三方应用配置Openflow流表内增加的相应字段同时执行Openflow流表内增加的相应动作类型对应的动作以设定OLT和/或ONU工作的VLAN模式；SDN控制器下发Openflow流表报文到指定的OLT和/或ONU；OLT和/或ONU根据Openflow流表中字段配置的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现对VLAN的控制。

优选地，当OLT和/或ONU工作在VLAN透传模式下，OLT或ONU对接收到上行和下行的以太网帧不作任何处理，透明地转发。

优选地，当OLT和/或ONU工作在VLAN标记模式下：OLT或ONU对接收到的上行以太网帧加上一个VLAN标记，下行以太网帧剥除其VLAN标记；当OLT和/或ONU工作在VLAN转换模式下：OLT或ONU将上行或下行以太网帧中用户添加的VLAN标记转换为唯一的网络侧VLAN标记。

优选地，当OLT和/或ONU工作在N：1VLAN聚合模式下：OLT或ONU将上行的多个VLAN聚合为唯一的网络侧VLAN标记，将下行业务反向映射到对应的多个VLAN。

优选地，当OLT和/或ONU工作在VLAN Trunk模式下：对于上行带VLAN标记的报文，若报文所带的VLAN属于OLT或ONU的对应端口，则转发，否则丢弃，若下行带VLAN标记的报文为缺省VLAN，则剥离VLAN标记后向下转发；对于上行不带VLAN标记的报文将该报文打上缺省VLAN，并转发，对于下行不带VLAN标记的报文则丢弃。

本发明在另外一方面提供一种EPON网络的VLAN集中控制系统，所述系统包括：EPON网络中的OLT和ONU；SDN控制器，与EPON网络中的OLT相连，所述SDN控制器包括：流表字段增设模块，在SDN控制器的Openflow流表内增加用于表示是否支持特定VLAN标准的字段、用于表示OLT和ONU工作的VLAN模式的字段以及用于VLAN配置操作的标记字段；流表动作类型增设模块，在SDN控制器的Openflow流表内增加用于查找对应端口的VLAN Translation列表的动作类型、用于查找对应端口的VLAN Aggregation列表的动作类型以及用于查找对应端口的VLAN入口规则的动作类型；VLAN控制模块，在第三方应用通过SDN控制器获取VLAN资源时，根据第三方应用配置Openflow流表内增加的相应字段同时执行Openflow流表内增加的相应动作类型对应的动作以设定OLT和/或ONU工作的VLAN模式并下发Openflow流表报文到指定的OLT和/或ONU；OLT和/或ONU根据Openflow流表中字段配置的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现对VLAN的控制。

优选地，所述VLAN控制模块设定OLT和/或ONU工作在VLAN透传模式下时，OLT或ONU对接收到上行和下行的以太网帧不作任何处理，透明地向上转发。

优选地，所述VLAN控制模块设定OLT和/或ONU工作在VLAN标记模式下时，OLT或ONU对接收到的上行以太网帧加上一个VLAN标记，下行以太网帧剥除其VLAN标记；所述VLAN控制模块设定OLT和/或ONU工作在VLAN转换模式下时，OLT或ONU将上行或下行以太网帧中用户添加的VLAN标记转换为唯一的网络侧VLAN标记。

优选地，所述VLAN控制模块设定OLT和/或ONU工作在N：1VLAN聚合模式下时，OLT或ONU将上行的多个VLAN聚合为唯一的网络侧VLAN标记，将下行业务反向映射到对应的多个VLAN。

优选地，所述VLAN控制模块设定OLT和/或ONU工作在VLAN Trunk模式下时：对于上行带VLAN标记的报文，若报文所带的VLAN属于OLT或ONU的对应端口，则转发，否则丢弃，若下行带VLAN标记的报文为缺省VLAN，则剥离VLANVLAN标记后向下转发；对于上行不带VLAN标记的报文将该报文打上缺省VLAN，并转发，对于下行不带VLAN标记的报文则丢弃。

如上所述，本发明的一种EPON网络的VLAN集中控制方法及系统，具有以下有益效果：

1、在本发明的EPON网络引入SDN控制器后，OLT和ONU原有的VLAN控制功能迁移到SDN控制器侧，SDN控制器负责对整个EPON网络进行VLAN集中控制，将OLT和与之相连的远端节点(ONU)变成只保留数据面的简单设备，实现流转发，OLT和ONU设备变为转发节点，SDN控制器通过扩充的Openflow流表，告知OLT和ONU工作在哪个模式，整个EPON系统VLAN行为的配置比较统一、高效和简单。

2、EPON网络通过引入SDN控制器能够简化VLAN配置和管理维护、降低软硬件成本并提高业务的创新速度，为最终用户提供一个简化的二层网络环境以及一个高效的业务应用环境，同时为运营商提供更丰富的VLAN业务能力和更灵活的部署、配置、维护能力。

附图说明

图1显示为本发明的EPON网络的VLAN集中控制方法的流程示意图。

图2显示为本发明的EPON网络的VLAN集中控制系统的结构示意图。

图3显示为本发明的EPON网络的VLAN集中控制的系统的模拟测试环境示意图。

元件标号说明

1 EPON网络的VLAN集中控制系统

11 OLT

12 ONU

13 SDN控制器

131 流表字段增设模块

132 流表动作类型增设模块

133 VLAN控制模块

S11～S16 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本发明的目的在于提供一种EPON网络的VLAN集中控制方法及系统，用于解决现有技术中整个EPON系统VLAN行为的配置复杂、繁琐且容易出错的问题。以下将详细阐述本发明的一种EPON网络的VLAN集中控制方法及系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的一种EPON网络的VLAN集中控制方法及系统。

第一实施例

本实施例提供一种EPON网络的VLAN集中控制方法，将OLT和与之相连的远端节点ONU变成只保留数据面的简单设备，实现流转发，将这些节点的VLAN控制面上移到SDN控制器，SDN控制器通过扩充的Openflow流表，告知OLT和ONU工作在哪个模式，从而满足中国电信EPON设备的VLAN标准。以下详细说明本实施中的方法。

如图1所示，EPON网络的VLAN集中控制方法包括以下步骤。

步骤S11，在EPON网络中引入SDN控制器并使所述SDN控制器与EPON网络中的OLT相连；其中SDN(Software Defined Network，软件定义网络)是Emulex网络一种新型网络创新架构，其核心技术Openflow通过将网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制。

步骤S12，在SDN控制器的Openflow流表内增加用于表示是否支持特定VLAN标准的字段、用于表示OLT和ONU工作的VLAN模式的字段以及用于VLAN配置操作的标记字段，增加的Openflow流表的三个Match字段，具体如表1所示。

表1

需要说明的是，只有当字段OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT为1的时候，字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE才有意义。OLT和ONU流芯片才会关注字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE。只有当字段OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT为1而且字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE为1的时候。OLT和ONU流芯片才会关注字段OFPXMT_OFB_PON_NEW_VLAN_TAG。

步骤S13，在SDN控制器的Openflow流表内增加用于查找对应端口的VLANTranslation列表的动作类型、用于查找对应端口的VLAN Aggregation列表的动作类型以及用于查找对应端口的VLAN入口规则的动作类型，增加的Openflow流表的Action类型，具体如表2所示。

表2

步骤S14，在第三方应用通过SDN控制器获取VLAN资源时，所述SDN控制器根据第三方应用配置Openflow流表内增加的相应字段同时执行Openflow流表内增加的相应动作类型对应的动作以设定OLT和/或ONU工作的VLAN模式，其中，SDN控制器向第三方应用(家庭/企业客户应用)开放编程接口，提供API编程接口，用于第三方应用利用SDN控制器获取网络资源(如VLAN资源等)。接着执行步骤S15。

步骤S15，SDN控制器下发Openflow流表报文到指定的OLT和/或ONU。接着执行步骤S16。

步骤S16，OLT和/或ONU根据Openflow流表中字段配置的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现对VLAN的控制。

步骤S14至步骤S16的过程如下，SDN控制器通过扩充的Openflow流表，告知OLT和ONU工作在哪个模式，将OLT和与之相连的远端节点ONU变成只保留数据面的简单设备，实现流转发，将这些节点的VLAN控制面上移到SDN控制器，从而满足中国电信EPON设备的VLAN标准。

1、具体地，当OLT和/或ONU工作在VLAN透传模式下，OLT或ONU对接收到上行和下行的以太网帧不作任何处理，透明地转发。

也就是说，在该模式下，OLT或ONU设备对接收到上行的以太网帧的处理方式是对以太网帧不作任何处理(无论以太网帧是否带VLAN TAG)透明的向上转发；对于下行的以太网帧也是透明转发的方式。

VLAN透传模式配置流程具体如下：

北向应用(第三方应用)调用Restful API告知SDN控制器，设置指定OLT和其下接ONU工作在VLAN透传模式。

SDN控制器内的VLAN控制模块133将会处理相应的逻辑，通过南向接口下发流表(Openflow流表)到指定的OLT和ONU，Openflow流表的Match字段OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT被置为1，Match字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE被置为0

OLT和ONU根据流表字段的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现VLAN透传功能。

2、当OLT和/或ONU工作在VLAN标记模式下：OLT或ONU对接收到的上行以太网帧加上一个VLAN标记，下行以太网帧剥除其VLAN标记。

也就是说，在该模式下，OLT或ONU设备对接收到的上行以太网帧的处理方式是为其加上一个VLAN tag，对于下行以太网帧，剥除其VLAN Tag。

VLAN标记模式配置流程具体如下：

北向应用调用Restful API告知SDN控制器，设置指定OLT和其下接ONU工作在VLAN标记模式，新的VLAN Tag为100。

SDN控制器的VLAN控制模块133将会处理相应的逻辑，通过南向接口下发流表到指定的OLT和ONU，流表的Match字段OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT被置为1，Match字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE被置为1，Match字段OFPXMT_OFB_PON_NEW_VLAN_TAG被置为100。

OLT和ONU根据流表字段的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现VLAN标记功能。

3、当OLT和/或ONU工作在VLAN转换模式下：OLT或ONU将上行或下行以太网帧中用户添加的VLAN标记转换为唯一的网络侧VLAN标记。

在该模式下，OLT或ONU设备将上行以太网帧中用户自行打上的VLAN Tag(其VID可能不是其独用的，可能在同一个系统内有其他用户使用相同的VID)转换为唯一的网络侧VLAN Tag；并在下行方向执行相反的操作，其中，VID(VLAN ID)是VLAN的标识，定义其中的端口可以接收发自这个VLAN的包。

VLAN转换模式配置流程具体如下：

北向应用调用Restful API告知SDN控制器，设置指定OLT和其下接ONU工作在VLAN转换模式，并设置VLAN Translation表。

SDN控制器的VLAN控制模块133将会处理相应的逻辑，通过南向接口下发流表到指定的OLT和ONU，流表的Match字段OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT被置为1，Match字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE被置为2，Action类型被置为30。

OLT和ONU根据流表字段的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现VLAN转换功能。

对于上行有VLAN Tag报文，如果其原有Tag的VID在对应端口的VLAN Translation列表中有对应的端口(等于其输入VID)，则按照该表项将VID转换为对应的VID(输出VID)，并转发；如果其VID在对应端口的VLAN Translation列表中没有对应的端口，则丢弃。对于上行没有VLAN Tag报文，将untagged报打上缺省VLAN，并转发。

对于下行有VLAN Tag报文，如果其原有Tag的VID在对应端口的VLAN Translation列表中有对应的端口(等于其输出VID)，则按照该表项将VID转换为对应的VID(输入VID)，并转发；如果其原有Tag的VID为缺省VID，则剥除Tag并转发；如果其VID在对应端口的VLANTranslation列表中没有对应的端口，则丢弃。对于下行没有VLAN Tag报文，则丢弃。

4、当OLT和/或ONU工作在N：1VLAN聚合模式下：OLT或ONU将上行的多个VLAN聚合为唯一的网络侧VLAN标记，将下行业务反向映射到对应的多个VLAN。

在该模式下，OLT或ONU将上行的多个VLAN聚合为唯一的网络侧VLAN ID，并将下行业务(VLAN Y)反向映射到对应的多个VLAN(基于MAC或Cos，不建议采用基于Session ID等三层及以上标识的VLAN聚合)。

N：1VLAN聚合模式配置流程具体如下：

北向应用调用Restful API告知SDN控制器，设置指定OLT和其下接ONU工作在N:1VLAN聚合模式，并设置VLAN聚合表。

SDN控制器的VLAN控制模块133将会处理相应的逻辑，通过南向接口下发流表到指定的OLT和ONU，流表的Match字段OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT被置为1，Match字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE被置为3，Action类型被置为31。

OLT和ONU根据流表字段的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现N:1VLAN聚合功能。对于上行有VLAN Tag报文，如果报文所带的VLAN ID等于该端口的VLAN聚合表项中的某一个“aggregated VLAN”，则将该报文的VID转换为对应的“VLAN to be aggr.”，同时记录业务流的源MAC地址值，并转发；如果报文所带的VLAN ID不等于该端口的VLAN聚合表项中的任何一个“aggregated VLAN”，则丢弃。对于上行没有VLAN Tag报文，将untagged报打上缺省VLAN，并转发。对于下行有VLAN Tag报文，如果报文所带的VLAN ID等于该端口的VLAN聚合表项中的“VLAN to be aggr.”，根据MAC地址值或Cos按照该表项将VID转换为对应的“aggregated VLAN”，并转发；如果其原有Tag的VID为缺省VID，则剥除Tag并转发；如果其VLAN ID既不等于“VLAN to be aggr.”，也不等于缺省VLAN ID，则丢弃。对于下行没有VLAN Tag报文，则丢弃。

5、当OLT和/或ONU工作在VLAN Trunk模式下：对于上行带VLAN标记的报文，若报文所带的VLAN属于OLT或ONU的对应端口，则转发，否则丢弃，若下行带VLAN标记的报文为缺省VLAN，则剥离VLAN标记后向下转发；对于上行不带VLAN标记的报文将该报文打上缺省VLAN，并转发，对于下行不带VLAN标记的报文则丢弃。

在该模式下，对于上行带VLAN Tag的报文，如果报文所带的VLAN属于该端口的“允许通过VLAN”，则向上转发；如果报文所带的VLAN不属于该端口的“允许通过VLAN”，则丢弃。对于上行不带VLAN Tag的报文，将untagged报打上缺省VLAN，并转发。对于下行带VLAN Tag的报文，如果报文所带的VLAN ID属于该端口的“允许通过VLAN”，则向下转发；如果报文所带VLAN ID为“缺省VLAN”，则剥离VLAN标签后向下转发；如果报文所带的VLAN不属于该端口的“允许通过VLAN”，则丢弃。对于下行不带VLAN Tag的报文，则简单地丢弃。

VLAN Trunk模式配置流程具体如下：

北向应用调用Restful API告知SDN控制器，设置指定OLT和其下接ONU工作在VLANTrunk模式，并设置对应端口的VLAN入口规则。

SDN控制器的VLAN控制模块133将会处理相应的逻辑，通过南向接口下发流表到指定的OLT和ONU，流表的Match字段OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT被置为1，Match字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE被置为4，Action类型被置为32。

OLT和ONU根据流表字段的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现VLAN Trunk功能。对于上行有VLAN Tag报文，如果报文所带的VLAN属于该端口的“允许通过VLAN”，则向上转发；如果报文所带的VLAN不属于该端口的“允许通过VLAN”，则丢弃。对于上行没有VLANTag报文，将untagged报打上缺省VLAN，并转发。对于下行有VLAN Tag报文，如果报文所带的VLAN ID属于该端口的“允许通过VLAN”，则向下转发；如果报文所带VLAN ID为“缺省VLAN”，则剥离VLAN标签后向下转发；如果报文所带的VLAN不属于该端口的“允许通过VLAN”，则丢弃。对于下行没有VLAN Tag报文，则丢弃。

第二实施例

为实现上述EPON网络的VLAN集中控制方法，本实施例对应提供一种EPON网络的VLAN集中控制系统，将OLT和与之相连的远端节点ONU变成只保留数据面的简单设备，实现流转发，将这些节点的VLAN控制面上移到SDN控制器，SDN控制器通过扩充的Openflow流表，告知OLT和ONU工作在哪个模式，从而满足中国电信EPON设备的VLAN标准。具体地，如图2所示，EPON网络的VLAN集中控制系统1包括：EPON网络中的OLT11和ONU12以及与EPON网络中的OLT11相连的SDN控制器13，其中，所述SDN控制器13包括：流表字段增设模块131、流表动作类型增设模块132以及VLAN控制模块133。

流表字段增设模块131用于在SDN控制器13的Openflow流表内增加用于表示是否支持特定VLAN标准的字段、用于表示OLT11和ONU12工作的VLAN模式的字段以及用于VLAN配置操作的标记字段。

增加的Openflow流表的三个Match字段，具体如表1所示。

表1

需要说明的是，只有当字段OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT为1的时候，字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE才有意义。OLT11和ONU12流芯片才会关注字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE。只有当字段OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT为1而且字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE为1的时候。OLT11和ONU12流芯片才会关注字段OFPXMT_OFB_PON_NEW_VLAN_TAG。

流表动作类型增设模块132用于在SDN控制器13的Openflow流表内增加用于查找对应端口的VLAN Translation列表的动作类型、用于查找对应端口的VLAN Aggregation列表的动作类型以及用于查找对应端口的VLAN入口规则的动作类型。

增加的Openflow流表的Action类型，具体如表2所示。

表2

在第三方应用通过SDN控制器13获取VLAN资源时，VLAN控制模块133根据第三方应用配置Openflow流表内增加的相应字段同时执行Openflow流表内增加的相应动作类型对应的动作以设定OLT11和/或ONU12工作的VLAN模式并下发Openflow流表报文到指定的OLT11和/或ONU12；OLT11和/或ONU12根据Openflow流表中字段配置的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现对VLAN的控制。其中，SDN控制器13向第三方应用(家庭/企业客户应用)开放编程接口，提供API编程接口，用于第三方应用利用SDN控制器13获取网络资源(如VLAN资源等)。

1、所述VLAN控制模块133设定OLT11和/或ONU12工作在VLAN透传模式下时，OLT11或ONU12对接收到上行和下行的以太网帧不作任何处理，透明地向上转发。

也就是说，在该模式下，OLT11或ONU12设备对接收到上行的以太网帧的处理方式是对以太网帧不作任何处理(无论以太网帧是否带VLAN TAG)透明的向上转发；对于下行的以太网帧也是透明转发的方式。

VLAN透传模式配置流程具体如下：

北向应用(第三方应用)调用Restful API告知SDN控制器13，设置指定OLT11和其下接ONU12工作在VLAN透传模式。

SDN控制器13内的VLAN控制模块133将会处理相应的逻辑，通过南向接口下发Openflow流表到指定的OLT11和ONU12，Openflow流表的Match字段OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT被置为1，Match字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE被置为0。

OLT11和ONU12根据流表字段的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现VLAN透传功能。

2、所述VLAN控制模块133设定OLT11和/或ONU12工作在VLAN标记模式下时，OLT11或ONU12对接收到的上行以太网帧加上一个VLAN标记，下行以太网帧剥除其VLAN标记。

也就是说，在该模式下，OLT11或ONU12设备对接收到的上行以太网帧的处理方式是为其加上一个VLAN tag，对于下行以太网帧，剥除其VLAN Tag。

VLAN标记模式配置流程具体如下：

北向应用调用Restful API告知SDN控制器13，设置指定OLT11和其下接ONU12工作在VLAN标记模式，新的VLAN Tag为100。

SDN控制器13的VLAN控制模块133将会处理相应的逻辑，通过南向接口下发流表到指定的OLT11和ONU12，流表的Match字段OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT被置为1，Match字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE被置为1，Match字段OFPXMT_OFB_PON_NEW_VLAN_TAG被置为100。

OLT11和ONU12根据流表字段的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现VLAN标记功能。

3、所述VLAN控制模块133设定OLT11和/或ONU12工作在VLAN转换模式下时，OLT11或ONU12将上行或下行以太网帧中用户添加的VLAN标记转换为唯一的网络侧VLAN标记。

在该模式下，OLT11或ONU12设备将上行以太网帧中用户自行打上的VLAN Tag(其VID可能不是其独用的，可能在同一个系统内有其他用户使用相同的VID)转换为唯一的网络侧VLAN Tag；并在下行方向执行相反的操作，其中，VID(VLAN ID)是VLAN的标识，定义其中的端口可以接收发自这个VLAN的包。

VLAN转换模式配置流程具体如下：

北向应用调用Restful API告知SDN控制器13，设置指定OLT11和其下接ONU12工作在VLAN转换模式，并设置VLAN Translation表。

SDN控制器13的VLAN控制模块133将会处理相应的逻辑，通过南向接口下发流表到指定的OLT11和ONU12，流表的Match字段OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT被置为1，Match字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE被置为2，Action类型被置为30。

OLT11和ONU12根据流表字段的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现VLAN转换功能。

对于上行有VLAN Tag报文，如果其原有Tag的VID在对应端口的VLAN Translation列表中有对应的端口(等于其输入VID)，则按照该表项将VID转换为对应的VID(输出VID)，并转发；如果其VID在对应端口的VLAN Translation列表中没有对应的端口，则丢弃。对于上行没有VLAN Tag报文，将untagged报打上缺省VLAN，并转发。

对于下行有VLAN Tag报文，如果其原有Tag的VID在对应端口的VLAN Translation列表中有对应的端口(等于其输出VID)，则按照该表项将VID转换为对应的VID(输入VID)，并转发；如果其原有Tag的VID为缺省VID，则剥除Tag并转发；如果其VID在对应端口的VLANTranslation列表中没有对应的端口，则丢弃。对于下行没有VLAN Tag报文，则丢弃。

4、所述VLAN控制模块133设定OLT11和/或ONU12工作在N：1VLAN聚合模式下时，OLT11或ONU12将上行的多个VLAN聚合为唯一的网络侧VLAN标记，将下行业务反向映射到对应的多个VLAN。

在该模式下，OLT11或ONU12将上行的多个VLAN聚合为唯一的网络侧VLAN ID，并将下行业务(VLAN Y)反向映射到对应的多个VLAN(基于MAC或Cos，不建议采用基于SessionID等三层及以上标识的VLAN聚合)。

N：1VLAN聚合模式配置流程具体如下：

北向应用调用Restful API告知SDN控制器13，设置指定OLT11和其下接ONU12工作在N:1VLAN聚合模式，并设置VLAN聚合表。

SDN控制器13的VLAN控制模块133将会处理相应的逻辑，通过南向接口下发流表到指定的OLT11和ONU12，流表的Match字段OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT被置为1，Match字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE被置为3，Action类型被置为31。

OLT11和ONU12根据流表字段的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现N:1VLAN聚合功能。对于上行有VLAN Tag报文，如果报文所带的VLAN ID等于该端口的VLAN聚合表项中的某一个“aggregated VLAN”，则将该报文的VID转换为对应的“VLAN to beaggr.”，同时记录业务流的源MAC地址值，并转发；如果报文所带的VLAN ID不等于该端口的VLAN聚合表项中的任何一个“aggregated VLAN”，则丢弃。对于上行没有VLAN Tag报文，将untagged报打上缺省VLAN，并转发。对于下行有VLAN Tag报文，如果报文所带的VLAN ID等于该端口的VLAN聚合表项中的“VLAN to be aggr.”，根据MAC地址值或Cos按照该表项将VID转换为对应的“aggregated VLAN”，并转发；如果其原有Tag的VID为缺省VID，则剥除Tag并转发；如果其VLAN ID既不等于“VLAN to be aggr.”，也不等于缺省VLAN ID，则丢弃。对于下行没有VLAN Tag报文，则丢弃。

5、所述VLAN控制模块133设定OLT11和/或ONU12工作在VLAN Trunk模式下时：对于上行带VLAN标记的报文，若报文所带的VLAN属于OLT11或ONU12的对应端口，则转发，否则丢弃，若下行带VLAN标记的报文为缺省VLAN，则剥离VLANVLAN标记后向下转发；对于上行不带VLAN标记的报文将该报文打上缺省VLAN，并转发，对于下行不带VLAN标记的报文则丢弃。

在该模式下，对于上行带VLAN Tag的报文，如果报文所带的VLAN属于该端口的“允许通过VLAN”，则向上转发；如果报文所带的VLAN不属于该端口的“允许通过VLAN”，则丢弃。对于上行不带VLAN Tag的报文，将untagged报打上缺省VLAN，并转发。对于下行带VLAN Tag的报文，如果报文所带的VLAN ID属于该端口的“允许通过VLAN”，则向下转发；如果报文所带VLAN ID为“缺省VLAN”，则剥离VLAN标签后向下转发；如果报文所带的VLAN不属于该端口的“允许通过VLAN”，则丢弃。对于下行不带VLAN Tag的报文，则简单地丢弃。

VLAN Trunk模式配置流程具体如下：

北向应用调用Restful API告知SDN控制器13，设置指定OLT11和其下接ONU12工作在VLAN Trunk模式，并设置对应端口的VLAN入口规则。

SDN控制器13的VLAN控制模块133将会处理相应的逻辑，通过南向接口下发流表到指定的OLT11和ONU12，流表的Match字段OFPXMT_OFB_PON_SUPPORT被置为1，Match字段OFPXMT_OFB_PON_VLAN_MODE被置为4，Action类型被置为32。

OLT11和ONU12根据流表字段的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现VLANTrunk功能。对于上行有VLAN Tag报文，如果报文所带的VLAN属于该端口的“允许通过VLAN”，则向上转发；如果报文所带的VLAN不属于该端口的“允许通过VLAN”，则丢弃。对于上行没有VLAN Tag报文，将untagged报打上缺省VLAN，并转发。对于下行有VLAN Tag报文，如果报文所带的VLAN ID属于该端口的“允许通过VLAN”，则向下转发；如果报文所带VLAN ID为“缺省VLAN”，则剥离VLAN标签后向下转发；如果报文所带的VLAN不属于该端口的“允许通过VLAN”，则丢弃。对于下行没有VLAN Tag报文，则丢弃。

本发明的模拟测试环境如图3所示，测试步骤可如下：

首先北向应用发起设置VLAN请求，然后SDN控制器13向OLT11下流表；SDN控制器13向ONU12下流表(采用OAM封装)。

综上所述，在本发明的EPON网络的VLAN集中控制方法及系统中，在EPON网络引入SDN控制器后，OLT和ONU原有的VLAN控制功能迁移到SDN控制器侧，SDN控制器负责对整个EPON网络进行VLAN集中控制，将OLT和与之相连的远端节点(ONU)变成只保留数据面的简单设备，实现流转发，OLT和ONU设备变为转发节点，SDN控制器通过扩充的Openflow流表，告知OLT和ONU工作在哪个模式，整个EPON系统VLAN行为的配置比较统一、高效和简单。此外，EPON网络通过引入SDN控制器能够简化VLAN配置和管理维护、降低软硬件成本并提高业务的创新速度，为最终用户提供一个简化的二层网络环境以及一个高效的业务应用环境，同时为运营商提供更丰富的VLAN业务能力和更灵活的部署、配置、维护能力。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种EPON 网络的VLAN 集中控制方法，其特征在于，所述方法包括：

在EPON 网络中引入SDN 控制器并使所述SDN 控制器与EPON 网络中的OLT 相连；

在SDN 控制器的Openflow 流表内增加用于表示是否支持特定VLAN 标准的字段、用于表示OLT 和ONU 工作的VLAN 模式的字段以及用于VLAN 配置操作的标记字段；

在SDN 控制器的Openflow 流表内增加用于查找对应端口的VLAN 转换列表的动作类型、用于查找对应端口的VLAN 聚合列表的动作类型以及用于查找对应端口的VLAN 入口规则的动作类型；

在第三方应用通过SDN 控制器获取VLAN 资源时，所述SDN 控制器根据第三方应用配置Openflow 流表内增加的相应字段同时执行Openflow 流表内增加的相应动作类型对应的动作以设定OLT 和/ 或ONU 工作的VLAN 模式；

SDN 控制器下发Openflow 流表报文到指定的OLT 和/ 或ONU ；

OLT 和/ 或ONU 根据Openflow 流表中字段配置的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现对VLAN 的控制。

2.根据权利要求1 所述的EPON 网络的VLAN 集中控制方法，其特征在于，当OLT 和/或ONU 工作在VLAN 透传模式下，OLT 或ONU 对接收到上行和下行的以太网帧不作任何处理，透明地转发。

3.根据权利要求1 所述的EPON 网络的VLAN 集中控制方法，其特征在于，当OLT 和/或ONU 工作在VLAN 标记模式下：OLT 或ONU 对接收到的上行以太网帧加上一个VLAN 标记，下行以太网帧剥除其VLAN 标记；当OLT 和/ 或ONU 工作在VLAN 转换模式下：OLT 或ONU 将上行或下行以太网帧中用户添加的VLAN 标记转换为唯一的网络侧VLAN 标记。

4.根据权利要求1 所述的EPON 网络的VLAN 集中控制方法，其特征在于，当OLT 和/或ONU 工作在N ：1VLAN 聚合模式下：OLT 或ONU 将上行的多个VLAN 聚合为唯一的网络侧VLAN标记，将下行业务反向映射到对应的多个VLAN。

5.根据权利要求1 所述的EPON 网络的VLAN 集中控制方法，其特征在于，当OLT 和/或ONU 工作在VLAN Trunk 模式下：对于上行带VLAN 标记的报文，若报文所带的VLAN 属于OLT或ONU 的对应端口，则转发，否则丢弃，若下行带VLAN 标记的报文为缺省VLAN，则剥离VLAN标记后向下转发；对于上行不带VLAN 标记的报文将该报文打上缺省VLAN，并转发，对于下行不带VLAN 标记的报文则丢弃。

6.一种EPON 网络的VLAN 集中控制系统，其特征在于，所述系统包括：

EPON 网络中的OLT 和ONU ；

SDN 控制器，与EPON 网络中的OLT 相连，所述SDN 控制器包括：

流表字段增设模块，在SDN 控制器的Openflow 流表内增加用于表示是否支持特定VLAN标准的字段、用于表示OLT 和ONU 工作的VLAN 模式的字段以及用于VLAN 配置操作的标记字段；

流表动作类型增设模块，在SDN 控制器的Openflow 流表内增加用于查找对应端口的VLAN 转换列表的动作类型、用于查找对应端口的VLAN 聚合列表的动作类型以及用于查找对应端口的VLAN 入口规则的动作类型；

VLAN 控制模块，在第三方应用通过SDN 控制器获取VLAN 资源时，根据第三方应用配置Openflow 流表内增加的相应字段同时执行Openflow 流表内增加的相应动作类型对应的动作以设定OLT 和/ 或ONU 工作的VLAN 模式并下发Openflow 流表报文到指定的OLT和/ 或ONU ；

OLT 和/ 或ONU 根据Openflow 流表中字段配置的预先定义转发和处理相应的报文，从而实现对VLAN 的控制。

7.根据权利要求6 所述的EPON 网络的VLAN 集中控制系统，其特征在于，所述VLAN 控制模块设定OLT 和/ 或ONU 工作在VLAN 透传模式下时，OLT 或ONU 对接收到上行和下行的以太网帧不作任何处理，透明地向上转发。

8.根据权利要求6 所述的EPON 网络的VLAN 集中控制系统，其特征在于，所述VLAN 控制模块设定OLT 和/ 或ONU 工作在VLAN 标记模式下时，OLT 或ONU 对接收到的上行以太网帧加上一个VLAN 标记，下行以太网帧剥除其VLAN 标记；所述VLAN 控制模块设定OLT和/或ONU 工作在VLAN 转换模式下时，OLT 或ONU 将上行或下行以太网帧中用户添加的VLAN 标记转换为唯一的网络侧VLAN 标记。

9.根据权利要求6 所述的EPON 网络的VLAN 集中控制系统，其特征在于，所述VLAN 控制模块设定OLT 和/ 或ONU 工作在N ：1VLAN 聚合模式下时，OLT 或ONU 将上行的多个VLAN聚合为唯一的网络侧VLAN 标记，将下行业务反向映射到对应的多个VLAN。

10.根据权利要求6 所述的EPON 网络的VLAN 集中控制系统，其特征在于，所述VLAN控制模块设定OLT 和/ 或ONU 工作在VLAN Trunk 模式下时：对于上行带VLAN 标记的报文，若报文所带的VLAN 属于OLT 或ONU 的对应端口，则转发，否则丢弃，若下行带VLAN 标记的报文为缺省VLAN，则剥离VLANVLAN 标记后向下转发；对于上行不带VLAN 标记的报文将该报文打上缺省VLAN，并转发，对于下行不带VLAN 标记的报文则丢弃。